區(qū)塊鏈高新技術(shù)在旅游互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的挑戰(zhàn)

摘 ?要： 區(qū)塊鏈作為一種新型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)交易中得到了初步應(yīng)用。該技術(shù)采用了去中心化的數(shù)據(jù)架構(gòu)、并具有過(guò)程證明（PoW）、共識(shí)和激勵(lì)機(jī)制等特征，更應(yīng)用了加密等技術(shù)、不可逆的運(yùn)算模式等。因此區(qū)塊鏈技術(shù)很快引起各國(guó)政府、科技企業(yè)等的高度重視，并投入了積極地研發(fā)。與此同時(shí)近些年我國(guó)旅游業(yè)快速地發(fā)展，旅游互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也十分廣泛，但目前旅游互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展痛點(diǎn)是：旅游信息在各自節(jié)點(diǎn)的信息中心固化和壟斷，旅游市場(chǎng)的信息不公開(kāi)和透明，預(yù)訂和支付系統(tǒng)中間環(huán)節(jié)甚多且繁雜等。區(qū)塊鏈技術(shù)可以對(duì)這些旅游生態(tài)進(jìn)行技術(shù)變革，構(gòu)建起旅游互聯(lián)網(wǎng)公開(kāi)高效的運(yùn)行機(jī)制。本課題對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在旅游行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，也在旅游企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)與編碼，期待為區(qū)塊鏈在行業(yè)應(yīng)用起到推進(jìn)作用，更期待旅游業(yè)在高新技術(shù)應(yīng)用上有所行動(dòng)與作為。

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈;旅游業(yè);旅游互聯(lián)網(wǎng);分布式;技術(shù)挑戰(zhàn)

中圖分類(lèi)號(hào)： TP39 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.12.021

本文著錄格式：黃崎. 區(qū)塊鏈高新技術(shù)在旅游互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的挑戰(zhàn)[J]. 軟件，2019，40（12）：9096

The Challenge of Blockchain High-Tech Application in Tourism Internet

HUANG Qi

（1. School of Tourism，Shanghai Normal University， Shanghai， 201418， China）

【Abstract】： As a new emerging database system， blockchain now has already had some applications in transactions ?on the web. Blockchain uses decentralized structure， and has the components including proof of work （PoW）， consensus， incentives， etc. Apart from that， blockchain also deploys encryption technologies and non-reversible calculation mode. As a result， the blockchain technology has attracted widely attention by the governments and the technology companies. In the meantime， considerable efforts are devoted to improving the blockchain technology. On the other hand， there has been a rapid growth in the tourism industry， and there are a large number of web applications in it. However， the tourism industry has some problems. For instance， all the relevant information is centralized and monopolized， which means most of them are neither open to public nor transparent. Also， the booking and the payment systems have a lot of interim stages， which are obviously too complicated. The blockchain technology has the potential to revolutionize the tourism industry， as well as build up a transparent and efficient operating mechanism. Our work analyses the application of the blockchain technology and conducts some experiments in the technology aspects with some companies in the tourism industry. Hopefully， we are able to boost the application of blockchain technology in tourism industry and make our own contribution to the high-tech end of it.

【Key words】： Block chain; Hospitality; Travel internet; Distribution; Technology challenges

0 ?引言

區(qū)塊鏈（Block chain）新技術(shù)架構(gòu)在2008年提出（Nakamoto），并在金融領(lǐng)域的比特幣數(shù)字加密基礎(chǔ)技術(shù)中得到初步應(yīng)用，很快得到各國(guó)政府、科技部門(mén)等高度重視。2015年被認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的元年，美國(guó)銀行啟動(dòng)并申請(qǐng)了10多項(xiàng)加密數(shù)字貨幣專(zhuān)利，英國(guó)銀行也啟動(dòng)了分布式記賬技術(shù)（Distributed Ledger Technology）[1]。2016年美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)迅速將區(qū)塊鏈技術(shù)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，成立了區(qū)塊鏈發(fā)展聯(lián)盟[2]。而我國(guó)也快速反應(yīng)，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》也將區(qū)塊鏈列入我國(guó)國(guó)家信息化戰(zhàn)略規(guī)劃之列，并將其與量子通信、人工智能、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)一起，作為超前布局的前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)[3]，目前各國(guó)都積極進(jìn)行研發(fā)與推進(jìn)應(yīng)用。

作為發(fā)展迅速的我國(guó)旅游業(yè)正在轉(zhuǎn)型升級(jí)，由此探究應(yīng)用區(qū)塊鏈等高新技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用，極有價(jià)值。將起到經(jīng)營(yíng)模式和技術(shù)架構(gòu)變革推動(dòng)作用，旅游業(yè)發(fā)展期待區(qū)塊鏈推廣應(yīng)用。

1 ?研究背景

區(qū)塊鏈作為在計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)的新技術(shù)，之所以被各國(guó)政府與各個(gè)領(lǐng)域行業(yè)重視，其根本原因是：區(qū)塊鏈涉及了計(jì)算機(jī)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心科技要素，即數(shù)據(jù)處理的新模式，原有的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)架構(gòu)也將發(fā)生變革。梅蘭妮﹒斯萬(wàn)（Melanie Swan M.2015）給予了區(qū)塊鏈的定義，區(qū)塊鏈技術(shù)是一種公開(kāi)透明的、去中心化的數(shù)據(jù)庫(kù)[4]。區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展方向，也符合了當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)研發(fā)的主流科技趨向，又與AI技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景所需。由此區(qū)塊鏈成為學(xué)界、高新技術(shù)領(lǐng)域積極投入研發(fā)的領(lǐng)域，更是被認(rèn)為是繼大型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)社交之后的第5次顛覆式計(jì)算范式[4]。各界期待區(qū)塊鏈技術(shù)能徹底重塑人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)形態(tài)，為金融、科技、文化、政治等領(lǐng)域帶來(lái)深刻的變革[5]。近些年每一項(xiàng)新的高新技術(shù)創(chuàng)新、研發(fā)、發(fā)展，在時(shí)間軸上顯現(xiàn)出推廣周期變短趨勢(shì)，而我國(guó)的高新技術(shù)研發(fā)也日益加速推進(jìn)，例如：物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器技術(shù)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域等。在此背景下，盡快研究區(qū)塊鏈的推廣，已經(jīng)成為各界追逐目標(biāo)。作為迅速發(fā)展的旅游業(yè)，研究區(qū)塊鏈在本行業(yè)的應(yīng)用、推廣和給行業(yè)發(fā)展帶來(lái)的變革，是其必然。

我國(guó)旅游業(yè)近些年發(fā)展迅速，旅游業(yè)全面融入國(guó)家戰(zhàn)略體系，走向國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的前沿。2015年旅游業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的綜合貢獻(xiàn)度達(dá)到10.8%[6]。2017年旅游業(yè)綜合貢獻(xiàn)8.77萬(wàn)億元，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的綜合貢獻(xiàn)達(dá)11.04%，對(duì)社會(huì)就業(yè)綜合貢獻(xiàn)達(dá)10.28%[7]。據(jù)聯(lián)合國(guó)世界旅游組織測(cè)算顯示：中國(guó)旅游產(chǎn)業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合貢獻(xiàn)和社會(huì)就業(yè)綜合貢獻(xiàn)均超過(guò)10%，高于世界平均水平[7]。旅游業(yè)全方位的快速發(fā)展，離不開(kāi)高新技術(shù)的應(yīng)用，整個(gè)社會(huì)和市場(chǎng)的發(fā)展不斷推進(jìn)旅游業(yè)前行。

區(qū)塊鏈出現(xiàn)是給各行業(yè)在技術(shù)層面帶來(lái)了機(jī)遇，在科技領(lǐng)域，IBM聯(lián)合Linux基金會(huì)建立了一個(gè)專(zhuān)門(mén)區(qū)塊鏈開(kāi)源項(xiàng)目超級(jí)賬本（Hyperledger），啟動(dòng)實(shí)質(zhì)性的研發(fā);在能源領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了區(qū)塊鏈應(yīng)用的項(xiàng)目，例如：德國(guó)西門(mén)子紐約新創(chuàng)事業(yè)合作將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于微電網(wǎng)電力交易市場(chǎng)等[2]。國(guó)內(nèi)（清華大學(xué)）的電力系統(tǒng)和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，也對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行了框架與典型應(yīng)用的初探[8];在食品工程領(lǐng)域，英國(guó)薩德大學(xué)去年一份研究報(bào)告指出，如果將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到食物供應(yīng)鏈中，通過(guò)讓食品的各項(xiàng)數(shù)據(jù)變得透明，從而解決日益嚴(yán)重的食品浪費(fèi)等全球性問(wèn)題[2]。在醫(yī)療領(lǐng)域，飛利浦醫(yī)療和Tierion進(jìn)行合作，讓飛利浦醫(yī)療通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)來(lái)完成關(guān)于病歷資料的認(rèn)證以及病人的隱私保護(hù)[9]。研發(fā)者期待用區(qū)塊鏈技術(shù)解決醫(yī)療行業(yè)目前大規(guī)模數(shù)據(jù)，尤其是大數(shù)據(jù)形態(tài)的的影像資料，保存質(zhì)量和保密等問(wèn)題，進(jìn)而解決醫(yī)療數(shù)據(jù)信任問(wèn)題;在教育屆，2016年，麻省理工的媒體實(shí)驗(yàn)室（MIT MediaLab）發(fā)布了一份名為《從設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈的學(xué)術(shù)證書(shū)系統(tǒng)中我們能學(xué)到什么》的報(bào)告[10]。該報(bào)告提出了使用區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)布數(shù)字化學(xué)習(xí)證書(shū)的設(shè)想，并介紹了應(yīng)用區(qū)塊鏈和Mozilla公開(kāi)徽章來(lái)搭建數(shù)字證書(shū)系統(tǒng)的初步成果[10]。區(qū)塊鏈在教育體系中：可以提供去中心化的學(xué)習(xí)記錄和學(xué)分銀行服務(wù)，可以建立方便、可信的證書(shū)體系等（李青等2017）[11]。

在眾多行業(yè)試探區(qū)塊鏈應(yīng)用中，快速發(fā)展的旅游業(yè)不應(yīng)該寂寞，對(duì)高新技術(shù)應(yīng)該有一定的靈敏度、超前度和試驗(yàn)度，尤其是該技術(shù)基于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，對(duì)旅游互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有了新的創(chuàng)新點(diǎn)，因此探究其在旅游行業(yè)的應(yīng)用有著前瞻性和引領(lǐng)性的效用。

2 ?區(qū)塊鏈核心技術(shù)

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)、數(shù)學(xué)算法、加密技術(shù)等技術(shù)框架下的電子交易新系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上2009年出現(xiàn)了金融史上的新的貨幣幣種：比特幣（Bitcoin）。區(qū)塊鏈新的組網(wǎng)概念與技術(shù)是：以建立去中心化、透明性、公平性的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易信息交換的新技術(shù)體制，其創(chuàng)新的特征就是無(wú)需第三方信用背書(shū)的金融認(rèn)證體系。該體制建立在數(shù)學(xué)與加密技術(shù)等綜合應(yīng)用上，應(yīng)用不可逆哈希（Hash）函數(shù)、加密技術(shù)、時(shí)間戳、分布式共識(shí)機(jī)制與經(jīng)濟(jì)（比特幣等）激勵(lì)手段，構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)框架下新的科研技術(shù)應(yīng)用。初期的成功應(yīng)用就是比特幣的挖掘，并在多國(guó)進(jìn)行了實(shí)際的交易。有學(xué)者認(rèn)為：比特幣，是一種把區(qū)塊以鏈的方式組合在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Wang et al.，2016）[12]。也可以簡(jiǎn)潔地認(rèn)為，在節(jié)點(diǎn)無(wú)需互相信任的分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于去中心化信用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易、協(xié)調(diào)與協(xié)作[13]。區(qū)塊鏈點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)如下圖1所示，區(qū)塊鏈?zhǔn)怯蓧K頭、塊主體和時(shí)間戳組成。區(qū)塊頭是信息鏈的基本單元，每個(gè)區(qū)塊都會(huì)通過(guò)區(qū)塊頭信息鏈接前置的區(qū)塊。區(qū)塊主體是數(shù)據(jù)的集合，有關(guān)信息和交易記錄被認(rèn)為存儲(chǔ)在里面。當(dāng)區(qū)塊和鏈路形成時(shí)，系統(tǒng)即刻自動(dòng)生成時(shí)間戳，即按照加密技術(shù)為交換數(shù)據(jù)打上時(shí)間標(biāo)簽，為每個(gè)區(qū)塊鏈將烙上不可以篡改的時(shí)間戳。從這個(gè)架構(gòu)出發(fā)，可以看出和傳統(tǒng)線(xiàn)上交易截然不同，沒(méi)有中心機(jī)構(gòu)或者第三方的認(rèn)證（CA）與背書(shū)信用，也沒(méi)有中心機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一管理與技術(shù)支撐。這新的技術(shù)架構(gòu)運(yùn)作機(jī)理將是沒(méi)有中心機(jī)構(gòu)的管制，將原來(lái)線(xiàn)上系統(tǒng)中的交易信息和記錄，全部分散到各個(gè)節(jié)點(diǎn)共同記錄與維護(hù)，交易賬本中的信息由所有用戶(hù)（區(qū)塊）共同核對(duì)擔(dān)保。在網(wǎng)絡(luò)硬件層面，邏輯上可以理解為沒(méi)有處于中心地位的服務(wù)器、中心路由器、中心交換機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)上的區(qū)塊地位對(duì)等，與所有交易方的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)等交換信息。

圖1 ?區(qū)塊鏈信息交易結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.1 ?The process of information exchange in

Blockchain systems

要完成上述在全系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)中的有效信息交易，一定具備與完成以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)要素。

2.1 ?哈希函數(shù)（Hash）應(yīng)用

根據(jù)哈希散列原理，該函數(shù)是一個(gè)不可逆的運(yùn)算過(guò)程，即具有判斷的特性：如果接收方得到兩個(gè)散列值是不相同的，那么這兩個(gè)散列值的原始輸入也是不相同的。應(yīng)用這個(gè)特性可以在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行唯一性的判定。如果接收方得到兩個(gè)散列值相同，兩個(gè)輸入值應(yīng)該是相同的。應(yīng)用這個(gè)原理，在P2P交易中，來(lái)確定對(duì)方發(fā)來(lái)信息的唯一性和信息傳遞過(guò)程中是否被篡改。下圖2是互聯(lián)網(wǎng)交易中數(shù)字簽名的應(yīng)用場(chǎng)景，其機(jī)理就是使用一個(gè)散列函數(shù)來(lái)檢測(cè)出數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)是否發(fā)生信息的變更或者偽造。在數(shù)據(jù)的發(fā)送方，對(duì)發(fā)送的信息進(jìn)行散列運(yùn)算，并將計(jì)算的結(jié)果同原始數(shù)據(jù)一同發(fā)送到交易對(duì)方。到數(shù)據(jù)的接收方，同樣應(yīng)用的散列再一次運(yùn)算到接收數(shù)據(jù)上，進(jìn)行散列運(yùn)算后進(jìn)行對(duì)比，如果結(jié)果一致，就可以判定信息是完整和可信的。這種冗余判定校驗(yàn)技術(shù)，在目前的數(shù)字簽名得到廣泛而基本的應(yīng)用。哈希函數(shù)在區(qū)塊鏈應(yīng)用中，將用來(lái)連接區(qū)塊頭，即應(yīng)用哈希指針（Hash Pointer），這些信息發(fā)出去使對(duì)方應(yīng)用相同的哈希函數(shù)進(jìn)行甄別。

圖2 ?數(shù)字簽名中哈希函數(shù)的應(yīng)用示意圖

Fig.2 ?The process of using digital signature

with security Hash functions

2.2 ?加密技術(shù)

計(jì)算機(jī)加密技術(shù)，目前的線(xiàn)上金融貿(mào)易等領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。但在區(qū)塊鏈中最主要的是采用非對(duì)稱(chēng)加密算法，即采用一對(duì)公開(kāi)密鑰（Public Key）和私有密鑰（Private Key）來(lái)進(jìn)行信息交換的加密處理[14]。用非對(duì)稱(chēng)的密鑰加密處理中，如果用公開(kāi)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密;如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開(kāi)密鑰才能解密[8]，加密運(yùn)算過(guò)程見(jiàn)下圖3。在區(qū)塊鏈信息交易中，參加交易的用戶(hù)可以把公開(kāi)密鑰通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，進(jìn)行加密運(yùn)算，而當(dāng)用戶(hù)接受到加密的信息時(shí)，將用配對(duì)的私有密鑰進(jìn)行解密。通過(guò)哈希函數(shù)、非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)等應(yīng)用，使信息交換處于真實(shí)性的狀態(tài)。

2.3 ?分布式記賬與共識(shí)機(jī)制

區(qū)塊鏈在計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)上沒(méi)有中心服務(wù)器和中心交換機(jī)等。整個(gè)交易記賬是采用分布式記賬技

圖3 ?非對(duì)稱(chēng)數(shù)字加密技術(shù)應(yīng)用示意圖

Fig.3 ?The process of applying asymmetric encryption

術(shù)。各個(gè)區(qū)塊的數(shù)據(jù)接收、驗(yàn)證、記賬、存儲(chǔ)、傳輸和維護(hù)均基于分布式架構(gòu)上。這樣使得在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，來(lái)共同完成交易的記錄。在這種模式下，很難對(duì)交易信息進(jìn)行篡改和偽造。要修改數(shù)據(jù)，首先要破密，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，攻擊者需要強(qiáng)大的計(jì)算力并且還需要跑贏時(shí)間。從理論上來(lái)講，若有人能控制所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的半數(shù)以上，則可以修改交易記錄，這就是所謂的“51%攻擊”問(wèn)題。這個(gè)靠單個(gè)節(jié)點(diǎn)，很難做到攻擊。再?gòu)慕y(tǒng)計(jì)上來(lái)看，區(qū)塊鏈貨幣系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)越多、計(jì)算力越強(qiáng)，半數(shù)以上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)被單一主體控制的概率就越低[15]。由此區(qū)塊鏈的分布式記賬與共識(shí)記賬是在技術(shù)支撐和不斷強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)算力為保障的，網(wǎng)絡(luò)整體算力在不斷提升，持續(xù)加大了修改的難度。

2.4 ?獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

在上述分布式記賬和共識(shí)機(jī)制中，如果沒(méi)有獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，就沒(méi)有節(jié)點(diǎn)愿意參與記賬等工作的。以比特幣為例，為了使各個(gè)節(jié)點(diǎn)投入自己的算力，為區(qū)塊鏈作出貢獻(xiàn)。比特幣系統(tǒng)本質(zhì)上是由分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)生成的數(shù)字貨幣，其發(fā)行過(guò)程不依賴(lài)銀行，也包括中心化機(jī)構(gòu)，而是依賴(lài)于分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共同參與一種稱(chēng)為工作量證明（PoW Proof of Work），在共識(shí)過(guò)程以完成比特幣交易的驗(yàn)證與記錄。而工作量證明（PoW）是共識(shí)過(guò)程，目前稱(chēng)之為挖礦，每個(gè)節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為礦工。由于是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的算力投入和驗(yàn)證過(guò)程具有機(jī)遇性，把此過(guò)程比喻為挖礦。目前各節(jié)點(diǎn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)貢獻(xiàn)自己的計(jì)算資源，來(lái)競(jìng)爭(zhēng)解決一個(gè)難度可動(dòng)態(tài)調(diào)整的數(shù)學(xué)問(wèn)題，一旦成功，節(jié)點(diǎn)將獲得區(qū)塊的記賬權(quán)。在此狀況下比特幣系統(tǒng)，采用了發(fā)行比特幣以獎(jiǎng)勵(lì)該“礦工”。整個(gè)系統(tǒng)也激勵(lì)其他節(jié)點(diǎn)繼續(xù)貢獻(xiàn)算力。

從區(qū)塊鏈幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)可以得出：區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)與運(yùn)作機(jī)理，具有去中心化、廣播機(jī)制、共識(shí)機(jī)制、可高度信任等特征[16]。這些特征也是原來(lái)互聯(lián)網(wǎng)交易中不具備或者說(shuō)創(chuàng)新突破的。這個(gè)給各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和行業(yè)有了想象的空間，從目前看至少在金融、通信、公正、投票、能源等領(lǐng)域可以開(kāi)展應(yīng)用[17]，目前的研究速度與廣度遠(yuǎn)超這些領(lǐng)域。

3 ?區(qū)塊鏈技術(shù)在旅游行業(yè)應(yīng)用

我國(guó)旅游業(yè)快速地發(fā)展，但旅游業(yè)要成為世界旅游強(qiáng)國(guó)，有許多方面需要提升，包括對(duì)高科技不斷地創(chuàng)新應(yīng)用。行業(yè)要可持續(xù)發(fā)展，要進(jìn)行符合或引領(lǐng)市場(chǎng)需求的改革，如新業(yè)態(tài)、模式創(chuàng)新、流程變革、新技術(shù)應(yīng)用等[18]。而信息技術(shù)是全球研發(fā)投入最集中、創(chuàng)新最活躍、應(yīng)用最廣泛、輻射帶動(dòng)作用最大的領(lǐng)域，是全球技術(shù)創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)高地，是引領(lǐng)新一輪變革的主導(dǎo)力量（工信部 2016）[19]。旅游業(yè)發(fā)展不缺乏成功應(yīng)用高新技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息應(yīng)用案例，如：旅游OTA、酒店信息管理系統(tǒng)（PMS）、景區(qū)與會(huì)展的移動(dòng)微信公眾號(hào)服務(wù)平臺(tái)等。但許多這樣的應(yīng)用是來(lái)自跨界的競(jìng)爭(zhēng)，而不是內(nèi)化的產(chǎn)物。旅游業(yè)比較重視自身產(chǎn)品的建設(shè)，對(duì)于市場(chǎng)全局性的市場(chǎng)布局相對(duì)較弱。旅游產(chǎn)品具有在線(xiàn)上展示、線(xiàn)上下單、線(xiàn)下消費(fèi)、線(xiàn)上評(píng)價(jià)的特征，只有消費(fèi)這一個(gè)環(huán)節(jié)在線(xiàn)下實(shí)現(xiàn)，并且旅游往往沒(méi)有物流這一環(huán)節(jié)。這些特征給了旅游互聯(lián)網(wǎng)的極大應(yīng)用空間，而區(qū)塊鏈推廣，更是搶占旅游行業(yè)市場(chǎng)最好的工具與手段。

3.1 ?區(qū)塊鏈技術(shù)旅游業(yè)應(yīng)用維度分析

區(qū)塊鏈技術(shù)與旅游行業(yè)的特征和需求的結(jié)合，是應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是具有前瞻性、引領(lǐng)性應(yīng)用的探究。區(qū)塊鏈具有的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用模式，可以為旅游行業(yè)所用。應(yīng)用可以從旅游行業(yè)應(yīng)用的三個(gè)維度展開(kāi)：即對(duì)象維度、功能維度、屬性維度。

對(duì)象維度是整個(gè)大旅游生態(tài)的參與者或者從業(yè)者，旅游產(chǎn)業(yè)鏈上的旅游企業(yè)、旅行者、旅行交通、第三方旅游平臺(tái)、政府機(jī)構(gòu)、旅游產(chǎn)業(yè)的各類(lèi)供應(yīng)商等。在此研究的主要對(duì)象是旅游狹義的最直接的參與方，如：旅行者、景區(qū)和酒店等。

功能維度是大旅游生態(tài)期待互聯(lián)網(wǎng)能給予的功能性的技術(shù)基本面，如：網(wǎng)絡(luò)預(yù)訂、支付、營(yíng)銷(xiāo)、信用認(rèn)證等。主要是完成旅游市場(chǎng)功能性的運(yùn)營(yíng)與操作。

屬性維度是旅游業(yè)與參與旅游大眾（受眾）去旅游的出發(fā)點(diǎn)和旅游的本質(zhì)。許多學(xué)者把旅游屬性從大視角劃分為社會(huì)屬性與經(jīng)濟(jì)屬性[20]。旅游的社會(huì)屬性具有：休閑屬性、審美屬性、文化屬性等[21]。

這三個(gè)維度相互支撐、相互依賴(lài)，互補(bǔ)滿(mǎn)足。而旅游互聯(lián)網(wǎng)也為這三個(gè)維度不斷提供新的技術(shù)支持和服務(wù)。本課題將從三個(gè)維度對(duì)其進(jìn)行研究，見(jiàn)下圖4。

圖4 ?區(qū)塊鏈技術(shù)在旅游互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用維度

Fig.4 ?The dimensions of applying Blockchain

in the tourism internet

3.1.1 ?對(duì)象維度

面對(duì)旅游市場(chǎng)整體發(fā)展，需要建立市場(chǎng)化、透明化、合理區(qū)間的價(jià)格體系，旅游景點(diǎn)的各種價(jià)格、服務(wù)費(fèi)用等，要透明并為公平競(jìng)爭(zhēng);景區(qū)、會(huì)展區(qū)域等承載量控制，游客對(duì)活動(dòng)預(yù)約時(shí)間的信息發(fā)布;酒店整體質(zhì)量的評(píng)估，酒店對(duì)于旅行社、第三方OTA的價(jià)格反控制權(quán)等;交通信息更加透明化;游客對(duì)行業(yè)性“收益管理”的反制約;各級(jí)政府對(duì)旅游市場(chǎng)的實(shí)時(shí)把控等。更主要的是，旅游產(chǎn)業(yè)鏈上眾多主體，如：各酒店集團(tuán)、信息平臺(tái)、旅游社等，構(gòu)成了不同的主體之間大量矛盾的信息，使得客人對(duì)旅游市場(chǎng)的了解與定單無(wú)從下手。而整個(gè)旅游產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)信息被離散地保存在各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，如：酒店集團(tuán)信息中心，連鎖酒店的預(yù)訂平臺(tái)，景區(qū)定價(jià)更是地域性地信息壟斷。旅游信息流缺乏透明度。這會(huì)帶來(lái)兩個(gè)嚴(yán)重的后果：一是因?yàn)樾畔⒉煌该?、不流暢?dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈上的各參與主體難以準(zhǔn)確了解相關(guān)事項(xiàng)的狀況及存在的問(wèn)題，從而影響發(fā)展的效率;二是游客和政府部門(mén)對(duì)市場(chǎng)的信息與價(jià)格是被動(dòng)的，當(dāng)旅游市場(chǎng)發(fā)生問(wèn)題后，舉證和追責(zé)均耗時(shí)費(fèi)力，當(dāng)游客離開(kāi)目的地狀況下變得不可行。而解決這些問(wèn)題，正是區(qū)塊鏈技術(shù)所新主張的，或者優(yōu)勢(shì)所在。區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息廣播、不可篡改性等特征，給予信息處理的不可逆，信息廣播是旅游市場(chǎng)的公開(kāi)性和透明度變成基礎(chǔ)性的信息，游客和各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都可以得到原始的交易數(shù)據(jù)，并且信息不可篡改。

由此，區(qū)塊鏈分布式的“記賬”的原理以及旅游互聯(lián)網(wǎng)全系統(tǒng)公開(kāi)認(rèn)證，在機(jī)制上保障了旅游信息認(rèn)證的權(quán)威性，因而使得旅游互聯(lián)網(wǎng)的信息公開(kāi)、透明，在對(duì)象維度上，使得旅游生態(tài)參與者，都能得到透明有效的信息。

3.1.2 ?功能維度

旅游的功能維度，就是完成旅游市場(chǎng)日常運(yùn)行的各種任務(wù)體系。在旅游互聯(lián)網(wǎng)中，有效的電子商務(wù)模式是O2O。就旅游互聯(lián)網(wǎng)是比較成功交易網(wǎng)，如：攜程、Airb&b、酒店集團(tuán)的GDS系統(tǒng)等。旅游網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完成了各種線(xiàn)上的交易任務(wù)。但功能平臺(tái)在各個(gè)數(shù)據(jù)中心處理后，又各自為政，整個(gè)旅游互聯(lián)網(wǎng)效率并不高。以旅游互聯(lián)網(wǎng)的支付平臺(tái)為例，需要參與旅游交易方都和銀行，或第三方支付平臺(tái)對(duì)接，進(jìn)行信用認(rèn)證和資金信息交換，見(jiàn)下圖5。整個(gè)系統(tǒng)效率并不高且復(fù)雜。旅游產(chǎn)業(yè)鏈的下游企業(yè)一直在抱怨，收款的傭金高并且沒(méi)有任何反制權(quán)限。就支付一筆費(fèi)用而言，要經(jīng)過(guò)多個(gè)渠道與多環(huán)節(jié)的流程。如果應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，將改變這個(gè)支付系統(tǒng)，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用有助于各方點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的交易，從而顯著提高支付業(yè)務(wù)的處理速度及效率，在旅游跨境支付領(lǐng)域的作用尤其明顯。對(duì)旅游業(yè)線(xiàn)上支付帶來(lái)根本性的變化。

圖5 ?旅游互聯(lián)網(wǎng)龐大而復(fù)雜的支付系統(tǒng)

Fig.5 ?The ecosystem of comprehensive payment

systems in the tourism internet

3.1.3 ?屬性維度

對(duì)于旅游的屬性，區(qū)塊鏈更是以分布式，大數(shù)據(jù)為平臺(tái)，數(shù)據(jù)處理將不是在各個(gè)小“中心”上存儲(chǔ)。對(duì)旅游市場(chǎng)的監(jiān)控、預(yù)測(cè)、創(chuàng)新將在公開(kāi)、透明的生態(tài)中進(jìn)行與交易。對(duì)旅游創(chuàng)意，核心是內(nèi)容。利用區(qū)塊鏈技術(shù)，能將旅游價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效整合、加速流通，縮短價(jià)值創(chuàng)造周期。其次，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)旅游創(chuàng)新市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)，對(duì)營(yíng)銷(xiāo)的數(shù)字內(nèi)容的進(jìn)行價(jià)值轉(zhuǎn)移和廣播，并保證轉(zhuǎn)移過(guò)程的可信和透明。最后，基于區(qū)塊鏈的監(jiān)管、行業(yè)自律和民間個(gè)人等多層次的信任，同時(shí)通過(guò)安全驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)、平行傳播節(jié)點(diǎn)、交易市場(chǎng)節(jié)點(diǎn)、旅行者等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，區(qū)塊鏈技術(shù)利用P2P組網(wǎng)技術(shù)和混合通信協(xié)議，處理異構(gòu)設(shè)備間的通信，將顯著降低各個(gè)中心化數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和維護(hù)成本，同時(shí)可以將計(jì)算和存儲(chǔ)需求分散到組成物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)設(shè)備中，有效阻止網(wǎng)絡(luò)中的任何單一節(jié)點(diǎn)的攻擊或篡改。政府和旅行受眾者，能利用區(qū)塊鏈技術(shù)能及時(shí)、動(dòng)態(tài)掌握旅游中各種狀況數(shù)據(jù)，提高各個(gè)旅游節(jié)點(diǎn)的利用率，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將提供精準(zhǔn)、高效的旅游產(chǎn)品。

3.2 ?區(qū)塊鏈技術(shù)在旅游業(yè)的應(yīng)用模式

區(qū)塊鏈經(jīng)過(guò)初創(chuàng)階段，到目前的1.0，2.0技術(shù)架構(gòu)，其技術(shù)本身在不斷發(fā)展中，但技術(shù)的發(fā)展也是應(yīng)對(duì)需求市場(chǎng)。由此作為旅游業(yè)將應(yīng)和各類(lèi)技術(shù)的發(fā)展，提出符合旅游業(yè)發(fā)展機(jī)理的需要。為此作為基礎(chǔ)性研究要對(duì)底層的技術(shù)架構(gòu)要進(jìn)行分析，得出旅游業(yè)區(qū)塊鏈的應(yīng)用模式。區(qū)塊鏈2.0技術(shù)架構(gòu)，見(jiàn)下圖6。數(shù)據(jù)層是區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)最基礎(chǔ)又區(qū)別與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新技術(shù)層，其核心就是去中心化的區(qū)塊數(shù)據(jù)存放模式、加密技術(shù)等。在此基礎(chǔ)上嶄新的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易模式、廣播和認(rèn)證機(jī)制。系統(tǒng)期待各個(gè)節(jié)點(diǎn)參與在創(chuàng)新模式初期階段就形成了激勵(lì)分配機(jī)制，為比特幣的成功應(yīng)用。最終為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供了智能網(wǎng)合約，分布式記賬等功能。

圖6 ?區(qū)塊鏈技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)

Fig.6 ?The architecture of Blockchain systems

區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)的逐步形成與提升，將應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。旅游業(yè)面臨著挑戰(zhàn)與痛點(diǎn)，可以應(yīng)用該新的技術(shù)來(lái)創(chuàng)新。本課題提出了區(qū)塊鏈旅游互聯(lián)網(wǎng)新生態(tài)，見(jiàn)下圖7。這里主要探究的就是旅游激勵(lì)和分配機(jī)制，這個(gè)是大旅游要根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)而要?jiǎng)?chuàng)新的機(jī)制，在技術(shù)層面不可能發(fā)旅游的“比特幣”，而是需要旅游從業(yè)人員開(kāi)創(chuàng)新的激勵(lì)和分配機(jī)制。而目前的旅游合約制度、記賬模式將要有大的變革。這個(gè)對(duì)旅游市場(chǎng)的發(fā)展將是大的利好，旅游企業(yè)必須面對(duì)這場(chǎng)技術(shù)變革。

圖7 ?基于區(qū)塊鏈技術(shù)的旅游互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)

Fig.7 ?The architecture of tourism internet systems

based on the Blockchain technology

4 ?區(qū)塊鏈在旅游行業(yè)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

目前區(qū)塊鏈技術(shù)自身在不斷完善與快速發(fā)展中。該項(xiàng)新技術(shù)目前還存在著許多技術(shù)和運(yùn)營(yíng)模式的挑戰(zhàn)。在旅游應(yīng)用領(lǐng)域，一方面是是區(qū)塊鏈技術(shù)自身的原因，另一方面是緣由旅游互聯(lián)網(wǎng)自身的發(fā)展，由此區(qū)塊鏈在旅游行業(yè)中的應(yīng)用面臨著挑戰(zhàn)。

4.1 ?計(jì)算速度

區(qū)塊鏈的計(jì)算速度及系統(tǒng)的相應(yīng)時(shí)間依然是個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，以目前最成熟的區(qū)塊鏈應(yīng)用—比特幣網(wǎng)絡(luò)為例，其吞吐量很小，平均每秒鐘只能處理7筆交易，交易確認(rèn)存在至少10min的延遲時(shí)間;區(qū)塊數(shù)的增加也對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)容量和帶寬提出更高要求[8]。與此同時(shí)，旅游互聯(lián)網(wǎng)涉及眾多領(lǐng)域，如：龐大的航空機(jī)票票務(wù)系統(tǒng)、傳統(tǒng)的酒店全球預(yù)訂系統(tǒng)（GDS）、各第三平臺(tái)等。具有全球性的旅游大市場(chǎng)，要逐步建立互聯(lián)網(wǎng)體系下的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的旅游交易市場(chǎng)，一定要推出新的技術(shù)和算法。為此課題組與浦東軟件平臺(tái)科技公司合作，開(kāi)展了一系列的測(cè)試性實(shí)驗(yàn)，課題組仿真酒店的公共區(qū)域，采用DK-IOT105物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)套件，選擇感煙、磁卡門(mén)鎖（RFID）、人體照度傳感器等相應(yīng)的傳感器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)是從管理的需求出發(fā)，針對(duì)可控性、可觀測(cè)性及響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，目前在60個(gè)本地（酒店）節(jié)點(diǎn)數(shù)，整體系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間基本控制在T≤1.5 s。其測(cè)試編碼如下：

Input： Key： key， Write Frequency： frequency， Running Time： t

startTime ← getMilliTime（）;

endTime ← 0;

while endTime – startTime < t do

nanoTimeStampStart ← getNanoTime（）;

writeValue ← nanoTimeStampStart;

milliTimeStampStart ← getMilliTime（）;

write （key， nanoTimeStampStart）;

nanoTimeStampEnd ← getNanoTime（）;

log （nanoTimeStampStart， nanoTimeStampEnd， milliTimeStamp， writeValue）;

sleep （1 / ?frequency）;

end

算法1 ?酒店部分物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)輸入算法

Algorithm 1 ?Algorithm in class Write Request Factory

4.2 ?算力

區(qū)塊鏈應(yīng)用和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算力有著密切關(guān)聯(lián)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的挖礦過(guò)程是算力角力的過(guò)程，與此同時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)存量也經(jīng)受考驗(yàn)。由此應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的行業(yè)與節(jié)點(diǎn)需要構(gòu)建更新，包括符合旅游行業(yè)發(fā)展的共識(shí)機(jī)制等。在算力的提升上，算法歷來(lái)是關(guān)鍵技術(shù)，算法的優(yōu)化或者新的算法的出現(xiàn)，會(huì)很大程度上，提升算力，這個(gè)也是各個(gè)節(jié)點(diǎn)軟競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。

4.3 ?專(zhuān)業(yè)人才

每次的高新技術(shù)出現(xiàn)、初步應(yīng)用到迅速推進(jìn)，都是各個(gè)行業(yè)發(fā)展的極佳機(jī)遇。行業(yè)的迅速反應(yīng)與應(yīng)對(duì)，主要是體現(xiàn)在管理與專(zhuān)業(yè)層面的技術(shù)水準(zhǔn)與敏感度。為此對(duì)于旅游行業(yè)還是需要積極引進(jìn)或培養(yǎng)高新技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才，不能等外界打壓了再行動(dòng)。行需要既懂旅游管理知識(shí)，又有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的專(zhuān)業(yè)人才，對(duì)旅游數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展趨勢(shì)有著清醒的認(rèn)知，專(zhuān)業(yè)人才能為區(qū)塊鏈在旅游業(yè)的應(yīng)用，起到引領(lǐng)作用。

5 ?結(jié)論

基于互聯(lián)網(wǎng)加密技術(shù)、非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)及去中心化的P2P交易模式的區(qū)塊鏈新技術(shù)新理論的出現(xiàn)，很快引起各國(guó)政府和科技部門(mén)的重視，許多高科技企業(yè)對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行了大量的科研投入。比特幣的出現(xiàn)不僅僅是成功進(jìn)行了技術(shù)示范，更體現(xiàn)了新的網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)機(jī)制，使得眾多行業(yè)投身其中，廣播機(jī)制、過(guò)程證明機(jī)制等都是商業(yè)模式和技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)。結(jié)合旅游行業(yè)的大發(fā)展和旅游互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)與前景，本課題為此做了區(qū)塊鏈技術(shù)可復(fù)制的基礎(chǔ)性研究，對(duì)旅游業(yè)的應(yīng)用本質(zhì)進(jìn)行了總結(jié)。在技術(shù)層面也和相關(guān)的科技公司合作，進(jìn)行了基礎(chǔ)性與行業(yè)結(jié)合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也提出了基于旅游酒店的算法與前置代碼，實(shí)驗(yàn)的結(jié)論和代碼設(shè)計(jì)是有益的。但對(duì)旅游行業(yè)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)還遠(yuǎn)，行業(yè)突破性的應(yīng)用有待各個(gè)科研機(jī)構(gòu)院校一起探究，使區(qū)塊鏈技術(shù)為旅游業(yè)發(fā)展所用。

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